[发明专利]用于定位组件的位置以用于在制造操作中使用的系统、方法和设备

说明书

用于定位组件（12）的位置的系统（10）包含：图像捕获装置（14），图像捕获装置（14）被配置为捕获组件（12）的图像；工作器具（26），以固定关系安装到图像捕获装置（14）；定位系统（34），配置为调整图像捕获装置（14）和工作器具（26）相对于组件（12）的位置；以及图像处理模块（16），与图像捕获装置（14）通信，成像处理模块（16）被配置为从图像捕获装置（14）接收图像并标识组件（12）的至少一个特征。定位系统（34）被配置为基于图像内标识的特征的定位来调整图像捕获装置（14）的位置，以将图像捕获装置（14）与标识的特征对准，并基于图像捕获装置（14）和工作器具（26）之间的偏移将工作器具（26）与标识的特征轴向对准。

技术领域

本发明的实施例一般涉及用于发电系统的组件的制造，并且更具体地，涉及用于在制造过程期间精确地定位组件（诸如锅炉管）的位置的系统、方法和设备。

背景技术

高压热交换器是用以标准长度购买的许多英里的管制造的，这些管连续地端对端焊接形成长管。在制造过程期间，首先对每个管的两端进行加工以准备焊接或其它操作，这要求每个管的位置和中心被相当精确地定位。用于定位部件的传统机械探测器在三个轴X、Y和Z中操作。然而，圆形管表面、源于制造不规则的不规则轮廓、在制造期间不均匀的焊接收缩以及每个管中心的大孔径使得这种现有机械探测器难以可靠地确定管位置并定位管的真实中心。

结合上述内容，传统的机械探测器在以足够的精度正确地标识每个管的中心以恰当地加工管的末端或管执行其它处理步骤的方面中具有若干困难。具体地说，在X和Y方向中跨圆形管的末端移动位置探测器，结合管中的表面不规则，使得难以一致地检测管的外径并然后确定管中心的真实定位。探测管的内径具有类似的问题，如果管中的挤压通钻孔偏离中心，则该问题能被放大。而且，管、管道、集管（header）和鼓（drum）可能不是完美的圆形，这在中心定位过程中引入了附加误差。此外，靠近在一起的管（诸如水墙管或集管接头）例如还通过妨碍探测器围绕感兴趣的管运动而对探测器的使用提供障碍或者通过不希望的物理接触潜在地损坏探测器。水墙板呈现了由于在邻近管之间焊接的鳍条的附加挑战，其覆盖每个管的外表面的一部分，并且使从其外表面检测管定位更具挑战性且更不准确。许多现有的机器工艺仍依赖于人类操作员来找到或至少确认加工工具与管、管道、集管、鼓或其它正在制造的中空导管的中心正确地对准，这是繁琐的、昂贵的且经常仍不精确的。

鉴于上述内容，存在对于用于在制造过程期间精确地定位组件（诸如锅炉管）的位置的系统、方法和设备的需要。

发明内容

在一实施例中，提供了一种用于定位组件的位置的系统。所述系统包含：图像捕获装置，图像捕获装置被配置为捕获组件的图像；工作器具，以固定关系安装到图像捕获装置；定位系统，配置为调整图像捕获装置和工作器具相对于组件的位置；以及图像处理模块，与图像捕获装置通信，成像处理模块被配置为从图像捕获装置接收图像并且配置为标识组件的至少一个特征。定位系统被配置为基于图像内标识的特征的定位来调整图像捕获装置的位置，以将图像捕获装置与标识的特征对准，并基于图像捕获装置和工作器具之间的偏移将工作器具与标识的特征轴向对准。

在另一个实施例中，提供了一种用于使工作器具与组件对准的方法。该方法包含以下步骤：将组件定位在图像捕获装置的视野内；用图像捕获装置获取组件的图像；检测图像内的至少一个特征；将工作器具移动成与至少一个特征对准；以及用工作器具对组件执行制造操作。

在又一个实施例中，提供了一种用于定位组件的中心以用于在制造操作中使用的方法。该方法包含以下步骤：将管状组件定位在相机的视野内；使管状组件的轴向端在视野中对准中心，使得相机的轴与管轴对准；以及根据相机轴和工作器具的轴之间的预定偏移来移动工作器具，以使工作器具的轴与管轴对准；其中在不接触管的情况下自主执行所述步骤。

附图说明

从参考附图阅读对非限制性实施例的以下描述，将更好地理解本发明，以下其中：